Pentru companiile care aleg să accepte scutirea fără Pb conform Directivei RoHS a Uniunii Europene și continuă să producă staniu-plumb (Sn-Pb) produse electronice, există o îngrijorare din ce în ce mai mare cu privire la lipsa matricei de grilă cu bile Sn-Pb (BGA) componente. Multe companii sunt obligate să utilizeze Sn-Ag-Cu fără Pb (SAC) Componente BGA într-un proces Sn-Pb, pentru care procesul de asamblare și fiabilitatea îmbinării de lipit nu au fost încă pe deplin caracterizate.
A fost întreprinsă o investigație experimentală atentă pentru a evalua fiabilitatea îmbinărilor de lipit ale componentelor SAC BGA formate folosind pastă de lipit Sn-Pb. Această evaluare a analizat în mod special impactul dimensiunii pachetului, volumul mingii de lipit, placa de circuit imprimat (PCB) finisarea suprafeței, timp peste lichidus și temperatura de vârf privind fiabilitatea. Patru dimensiuni diferite de pachet BGA (variind de la 8 la 45 mm2) au fost selectate cu dimensiunea pasului minge la minge variind de la 0,5 mm la 1,27 mm. Au fost utilizate două finisaje diferite pentru PCB: aur de imersiune cu nichel electroless (SUNT DE ACORD) și conservant organic de lipit (OSP) pe cupru.
Au fost dezvoltate patru profiluri diferite cu temperaturi maxime de vârf de 210oC și 215oC și timp peste lichidus variind de la 60 la 120 secunde folosind pasta Sn-Pb. Un profil a fost generat pentru un control fără plumb. Un total de 60 au fost asamblate plăci. Unele plăci au fost supuse unei analize asamblate, în timp ce altele au fost supuse unui ciclu termic accelerat (ATC) testați în intervalul de temperatură de la -40oC la 125oC pentru maximum 3500 cicluri în conformitate cu standardul IPC 9701A.
Au fost create diagrame Weibull și s-a efectuat analiza defecțiunilor. Analiza îmbinărilor de lipire așa cum sunt asamblate a arătat că pentru un timp mai sus de lichidus de 120 secunde și mai jos, gradul de amestecare dintre aliajul de bile BGA SAC și pasta de lipit Sn-Pb a fost mai mic decât 100 procent pentru pachete cu pasul mingii de 0,8 mm sau mai mare. În funcție de dimensiunea pachetului, s-a observat că temperatura maximă de reflux are un impact semnificativ asupra omogenității microstructurale a îmbinării de lipit.
Influența parametrilor procesului de reflow asupra fiabilității îmbinărilor de lipit s-a manifestat în mod clar în diagramele Weibull. Această lucrare oferă o discuție despre impactul diferitelor profiluri’ caracteristici privind gradul de amestecare dintre aliajele de lipit SAC și Sn-Pb și performanța la oboseală termică ciclică asociată….